Тема 10. Сучасні зразки аналогових електронних пристроїв і перспективи їх розвитку (4 години)

Тенденції та перспективи розвитку пристроїв аналогової обробки сигналів. Пристрої обробки сигналів у радіотехнічних системах.

Література: [1, с. 292…293].

Методичні вказівки. Незважаючи на відомі досягнення цифрової техніки, пристрої аналогової обробки сигналів залишаються неодмінною частиною радіотехнічних систем завдяки своїй простоті, швидкодії, частотним і шумовим властивостям, кращій економічності. Тому повинні поліпшуватись вказані параметри .

4 Лабораторний практикум

Лабораторний практикум розраховано на активну індивідуальну роботу студентів і ставить за мету закріплення та поглиблення теоретичних знань, поглиблення розуміння перетворень аналогових сигналів і дій над ними.

Перелік пристроїв дуже великий, тому у відповідності з робочою програмою дисципліни викладач має доцільну можливість варіювати переліком завдань, які виносяться на лабораторну роботу, та методикою проведення роботи: в рамках фізичного або математичного моделювання, або у рамках варіанта використання комп`ютера для дослідження схем. Частина лабораторних робіт може проводитися фронтальним методом, друга – кільцевим.

Перелік тем:

1. Дослідження каскаду попереднього підсилення (тема 2,4).

2. Дослідження диференційного каскаду підсилення (тема 5).

3. Розрахунок,проектування та дослідження підсилювачів потужності (тема 3,6).

4. Розрахунок, проектування та дослідження смугових фільтрів на операційних підсилювачах (тема 8).

5. Синтез та моделювання активних фільтрів на операційних підсилюва-чах (тема 8).

6. Дослідження аналогових пристроїв обробки сигналів на операційних підсилювачах (тема 7).

7. Розрахунок та дослідження еквалайзерів (тема 9).

5 Практичне заняття

Тема заняття “Розрахунок еквалайзерів”.

Еквалайзер - багатосмуговий формувач незалежного підняття або спаду АЧХ у будь-якій точці діапазону частот, графічний регулятор-коректор АЧХ. Вузли містять паралельні смугові або режекторні активні фільтри другого порядку. Найчастіше вони є коректором Боде (рис. 5.1) з передаточною функцією

,

де Н₀- нормований коефіцієнт передачі; р = j- оператор; а - параметр визначає рівень підняття / спадуН АЧХ на центральній частоті кожного фільтра;₀=₀2, причому а_макс=Н / (1+Н), а_мін= 1- а_макс; Q - добротність.

Добротність Q визначає вибірковість фільтра. Вона пов’язана з шириною смуги пропускання фільтра на рівні -3дБ співвідношенням

Q = ₀/.

Рисунок 5.1 - АЧХ коректора Боде

Октавний еквалайзер. Задамо кількість частотних смуг обробки N=10, верхню частоту_в=20 кГц, нижню частоту_н=20 Гц. Розрахунку підлягають параметри₀та Q. Центральна частота

₀== 632,4 Гц.

На практиці приймається ₀ = 1 кГц.

Кроковий коефіцієнт

.

На практиці використовують , де m- кількість смуг на октаву: для октавного еквалайзера К_кр=2, а для третинно-октавного К_кр = 2^1/3 = 1,26.

Добротність при максимальному піднятті (спаді) АЧХ для октавного

, для третинно-октавного Q = 4,32.

Вибираємо схему октавного еквалайзера наведену на рис. 5.2. Раніше визначили К_кр= 2,₀=1,0 кГц, тоді склад центральних частот смуг визначиться так: 32, 64, 128, 250, 500 Гц, 1, 2, 4, 8, 16 кГц (N=10).

Рисунок 5.2 - Схема принципова електрична еквалайзера

з фіксованою добротністю Q=1

Визначимо номінали елементів для смугового фільтра з центральною частотою ₀₁= 32 Гц. Для октавного еквалайзера прийнятне підняття АЧХH=35. СпіввідношенняH і Q таке:

.

При H = 3,2 (10 дБ) Q=0,92, приH = 10 (20 дБ) Q = 1,74. ВибираємоH = 3,2. Співвідношення для опорів такі

Значення резистора R2 вибирають довільно, наприклад, R2=100 кОм, тоді R1=15,15 кОм, R3=1 МОм.

Ємність

,

а С1 = 10С2 = 140 нФ.

Далі необхідно розрахувати номінали елементів для останніх центральних частот смуг.

Побудуємо 10-смуговий еквалайзер: він повинен містити вхідний узгоджувальний підсилювач DA1 (виконують у двох варіантах: на одному ОП, навантаженому опором R1/10, або 10 окремих ОП), 10 аналогічних фільтрів і лінійний суматор DA2. Схема наведена на рис. 5.3. Вхідний підсилювач DA1 навантажений на опір R1/10=15/10=1,5 кОм. Підсилення еквалайзера регулюється через віднімання вхідних сигналів на R_В= R_А(N - 1), тобто діє компенсація основного підсилення К=1 кожного окремого фільтра.

Рисунок 5.3 - 10-смуговий активний еквалайзер